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[IT뉴스]삼성 HBM4와 1c D램 현황은 어떨까 [강해령의 테크앤더시티]

온카뱅크관리자

2025-09-20 13:47:29

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 삼성전자 평택 캠퍼스 전경. 사진제공=삼성전자
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 오늘은 삼성 메모리 반도체에 대해 취재한 내용을 말씀드리겠습니다. 우리가 1년 내내 알쏭달쏭 궁금해 하는 삼성전자의 10나노급 6세대(1c) D램과 6세대 고대역폭메모리(HBM) 진행 상황입니다. SK하이닉스의 이야기도 섞여있습니다.
 우선 삼성 HBM4에 대한 이야기입니다. 현시점 기준 삼성전자 메모리사업부가 상당히 집중하고 있는 제품입니다. 목표는 엔비디아 GPU 공급망 진입이죠. 내년이면 대세의 자리를 내어줄 5세대 HBM(HBM3E) 사업보다 훨씬 더 공을 들이고 있다는 이야기는 여러분들도 많이 들어보셨을 겁니다.
 지금 삼성전자는 엔비디아에 HBM4 샘플을 공급하고 있습니다. 샘플 단계인 동작샘플(FS) 이후 엔지니어링 샘플(ES)·커스터머 샘플(CS)의 경계가 흐릿할 만큼 상당한 양의 샘플을 엔비디아가 요구하고 있다고 하고요. 삼성전자는 사력을 다해 샘플 제품을 제공하고 있는 것으로 확인됩니다.
 칩의 퍼포먼스도 퍼포먼스인데, 지금 이 지점에서 제가 조금 더 들여다본 것은 수율입니다. 현재까지 삼성전자가 HBM4에 쓸 1c D램의 수율은 콜드 테스트 기준 35% 전후로 파악됩니다. 
 HBM용 D램이 실리콘관통전극(TSV) 때문에 일반적인 D램보다 면적이 큰 것을 고려해, 한 웨이퍼 당 500개 전후의 다이(die)가 만들어진다고 가정한다면 지금까진 200개 이하의 칩이 만들어지는 걸로 추정할 수 있죠. 
 HBM4는 12단으로 쌓습니다. 한 웨이퍼에서 이 정도 칩이 건져진다면 HBM 완성 칩이 몇 개 나올 수 없습니다. 극단적으로 수율 100%일 때는 41개를 만들 수 있지만 수율이 35%대라면 14개만 나오는거죠. 게다가 최종 결합하고 난 뒤의 HBM 최종 수율도 장담할 수 없습니다. 제가 취재한 바로는 아직 높지 않습니다.
 그래서 삼성의 장점인 풍부한 생산능력을 활용해 가능한 많은 웨이퍼를 설비에 투입해 샘플을 만드는 상황이라고 합니다. 월 1만장 정도 만들던 것에서 2배 가까이 더 올려서 생산하는 방안까지 타진하고 있다는 이야기까지 들립니다. HBM4에서는 새로운 패키징 공법인 하이브리드 본딩은 사용되지 않는 것으로 알려집니다.
 HBM4에 관한 퀄 테스트가 언제 완료될지에 대해서는 불확실합니다. 그러나 두 가지 방향은 확실합니다. 삼성전자는 내년을 HBM 반등의 해로 삼기 위해 부단히 노력하는 모습입니다. 또한 엔비디아 역시 SK하이닉스 의존도에서 벗어나 삼성전자의 진입을 열망하는 분위기죠.
 삼성전자의 HBM 제외 기존 1c D램은 꽤 좋은 상황 같습니다. 1c D램은 전영현 삼성전자 부회장의 지시로 재설계됐죠. '더미(리던던시) 셀'로도 불리는 예비 소자들의 수를 늘린 것으로 알려졌습니다.
 회사는 지난 상반기 1c D램 양산 승인을 낸 뒤에 수율에서 더욱 점진적인 개선을 보고 있는 것으로 보입니다. 콜드 테스트의 수율이 60~70%대를 기록했다는 이야기도 들립니다.
 최근 미국 오라클의 실적 초대박 등으로 메모리 반도체 시장이 한창 들떠있습니다. 삼성전자 역시 주가가 오르고 있는 가운데, 최첨단 D램 수율까지 탄력을 받으면서 공격적인 설비 투자도 할 것으로 보입니다.
 올해는 평택 P4 위주의 1c D램 설비 증설이 진행되고 있습니다. 내년은 화성 17라인부터 평택 다수 공장까지 전방위적으로 1c D램 공정전환 움직임이 감지되고 있습니다. 내년 말쯤 되면 1c D램의 생산량이 월 10만 장을 거뜬히 넘길 것이라는 분석도 나옵니다.
 이제 이천 캠퍼스로 가볼까요. SK하이닉스는 순항 중입니다. SK하이닉스의 HBM 사업은 명확합니다. 12일 HBM4 개발 완료와 양산체제 구축에 대한 자료를 냈는데요.
 이미 여러 번 나온 이야기지만 현황을 정리해보면 이 시점은 커스터머 샘플(CS) 단계의 시작이라는 뜻이죠. 내부 인증이 끝난 직후이고 본격적으로 엔비디아 평가가 시작되는 시점이라는 이야기이기도 합니다.
 통상 이 일정은 3개월 이상이 걸립니다. 너무나 순조롭다면 이르면 연내에도 최종 퀄 통과가 가능하겠지만 까다롭기로 유명한 엔비디아가 어떤 결정을 내릴지는 지켜봐야 한다는 것으로도 해석 가능합니다.  
 SK하이닉스의 1c D램 수율은 상반기에 이미 80%를 넘겼습니다. 1b D램 및 HBM 시황과 타이밍을 보고 양산 설비를 구축하고 있는 단계죠. 
 올해 M14에서 월 2만장 정도를 구축하는 SK하이닉스는 내년 M14와 M16 위주로 본격적인 1c D램 양산 체제에 돌입할 것으로 보입니다. SK하이닉스의 내년까지 1c D램 생산능력 역시 월 10만 장은 거뜬히 넘을 것으로 예상됩니다.
 M15는 내년까지 HBM용 1b D램 설비(월 6만5000~7만 장) 신규 구축, M14·16을 1c D램 위주로 전환하는 것이 포인트입니다.
 양사의 설비 투자 흐름을 보면 내년은 확실하게 HBM4와 1c D램의 시대가 될 것 같습니다. 오늘은 여기까지입니다. 감사합니다.
 강해령 기자 hr.kang@hankyung.com
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